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"La ventilation sanitaire des tunnels""Impacts des rejets des tunnels sur la qualité de l’air"
Jean-François BurkhartPôle Ventilation-Environnement, Centre d'études des tunnels
La ventilation sanitaire des tunnels 2
"Ventilation sanitaire""Impacts des rejets des tunnels sur la qualité de l’air"
1. Les rôles de la ventilation en tunnel, la ventilation sanitaire
2. Le contrôle de l'atmosphère en tunnel
3. Les systèmes de ventilation
4. Les impacts des rejets des tunnels sur l'environnement
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La ventilation joue deux rôles :
- la ventilation sanitaire en exploitation normale
- le désenfumage en cas d’incendie
1. Les rôles de la ventilation
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1. Les rôles de la ventilation
La ventilation sanitaire
Un tunnel est un milieu quasi-confiné
En exploitation normale, les moteurs à combustion interne des véhicules émettent des polluants qu’il faut évacuer
Pour que les niveaux de pollution restent toujours acceptables à l'intérieur du tunnel, la technique utilisée est la dilution par apport d’air frais,
C'est la ventilation sanitaire
débit d'air frais = débit de polluant émis par le trafic / concentration admissible en tunnel
Les niveaux de pollution en tunnel ont une influence directe sur les niveaux de pollution aux abords du tunnel
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1. Les rôles de la ventilation
Niveaux de pollution à respecter à l'intérieur des tunnels, en exploitation normale
circulaire 99.329 (ministère de la Santé)
en moyenne sur la longueur du tunnel :
- CO : seuil à 50 ppm sur toute période de 30 min (*57 mg/m3) seuil à 90 ppm sur toute période de 15 min (*103 mg/m3)
- NO2 : seuil à 0.4 ppm sur toute période de 15 min (*752 µg/m3)
recommandation du CETU
- l'opacité ne doit pas dépasser 5.10-3 m-1 en tout point du tunnel (environ 500 mg/m3)
circulaire 2000-63 du 25 août 2000 (sécurité des tunnels) en cas de blocage accidentel
- maximum de 150 ppm en CO et de 9.10-3 m-1 en opacité (valeurs ponctuelles)
la ventilation sanitaire
* conversion des concentrations massiques à volumiques pour les conditions de température et de pression "standard" (25°C, 101 325 Pa)
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Débits d’air frais installés en tunnel
A l’heure actuelle, on constate que les besoins en renouvellement de l’air sont déterminés sur la base des critères des oxydes d’azote et de l’opacité, celui du monoxyde de carbone n’étant plus prédominant
En tunnel urbain les calculs montrent qu’un ratio de l’ordre de 50 m3/s par km de voie permet de satisfaire ces critères
1. Les rôles de la ventilationla ventilation sanitaire
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Le fonctionnement de la ventilation sanitaire des tunnels routiers est automatique, asservi à des capteurs de pollution installés en tunnel
Les capteurs de pollution se composent :
- pour la toxicité, d'analyseurs de CO et d'analyseurs d'oxydes d'azote,
- pour la visibilité, d'opacimètres
Une régulation par seuils est mise en œuvre, de sorte que les seuils réglementaires ne soient jamais franchis
2. Contrôle de l'atmosphère en tunnel
CETU - formation des Opérateurs de Tunnels 8
3. Les systèmes de ventilation
Le système longitudinal
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3. Les systèmes de ventilation
Le système transversal
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schémas classiques pour le nombre et la position des gaines de ventilation
(a), (b), (c) : tunnels à 2 voies
(f), (g), (h) : tunnels à 3 voies et plus
3. Les systèmes de ventilation
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4. Les impacts des rejets des tunnels sur l'environnement
ventilation sanitaire
4.1.a Le système longitudinal
variation des concentrations en polluant le long du tunnel
Tous les polluants, dilués, sont rejetés à la tête de sortie des véhicules
Mesure réductrice : dans certains cas sensibles, on peut prévoir une extraction de l'air vicié juste avant la tête de sortie, puis son rejet par une cheminée d'extraction
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4.1.b Système de type transversal
4. Les impacts des rejets des tunnels sur l'environnement
Les polluants, dilués, sont rejetés
- en partie à la tête de sortie des véhicules- en partie par une cheminée d'extraction en extrémité du circuit d'air vicié
Mesure réductrice : on peut jouer sur le rapport entre le débit d'air frais insufflé et le débit extrait
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4.2 La dispersion de la pollution aux têtes de tunnels
4. Les impacts des rejets des tunnels sur l'environnement
On observe une décroissance très rapide des surconcentrations lorsqu'on s'éloigne des têtes de tunnel
* Thèse "Dispersion de polluants en sortie de tunnel" – F. Gourdol –École centrale de Lyon - mesures effectuées sur maquette hydraulique
moyenne obtenue pour l'ensemble des situations testées (concentrations relatives C/C0, distances en mètres)
rejet
tunnel
tranchéeouverte
tunnel rejet
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4.3 Conception des cheminées de rejet
4. Les impacts des rejets des tunnels sur l'environnement
– Données prises en compte
position du bâti
destination du bâti
topographie locale
conditions météorologiques locales
– Définition
de la position de la cheminée
de la hauteur de la cheminée
de la vitesse de rejet
– Vérification par une étude de modélisation de la dispersion
– Suivi par des mesures des niveaux de pollution après mise en service
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Le système de ventilation est choisi selon les critères suivants :
– la réglementation (sécurité incendie)
– la facilité de la maintenance
– les coûts d'investissement et d'exploitation
– l'impact environnemental
4.2 Choix du système de ventilation
4. Les impacts des rejets des tunnels sur l'environnement